Math Problem Statement

Найти координаты проекции точки A = (11, −4, 3) на прямую, проходящую через точки B = (2, −1, 3) и C = (−2, 1, 4).

Solution

Для нахождения координат проекции точки AA на прямую, проходящую через точки BB и CC, нужно выполнить следующие шаги:

1. Найдем направляющий вектор прямой BC\vec{BC}:

BC=CB=(22,1(1),43)=(4,2,1).\vec{BC} = C - B = (-2 - 2, 1 - (-1), 4 - 3) = (-4, 2, 1).

2. Зададим параметрическое уравнение прямой:

Точка BB и направляющий вектор BC\vec{BC} определяют прямую: r(t)=B+tBC=(2,1,3)+t(4,2,1).\vec{r}(t) = \vec{B} + t \cdot \vec{BC} = (2, -1, 3) + t \cdot (-4, 2, 1).

3. Выразим вектор AB\vec{AB}:

AB=AB=(112,4(1),33)=(9,3,0).\vec{AB} = A - B = (11 - 2, -4 - (-1), 3 - 3) = (9, -3, 0).

4. Проекция вектора AB\vec{AB} на BC\vec{BC}:

Проекция одного вектора на другой определяется формулой: ProjBCAB=ABBCBC2BC.\text{Proj}_{\vec{BC}} \vec{AB} = \frac{\vec{AB} \cdot \vec{BC}}{\|\vec{BC}\|^2} \cdot \vec{BC}.

4.1. Скалярное произведение ABBC\vec{AB} \cdot \vec{BC}:

ABBC=9(4)+(3)2+01=366+0=42.\vec{AB} \cdot \vec{BC} = 9 \cdot (-4) + (-3) \cdot 2 + 0 \cdot 1 = -36 - 6 + 0 = -42.

4.2. Квадрат длины BC\vec{BC}:

BC2=(4)2+22+12=16+4+1=21.\|\vec{BC}\|^2 = (-4)^2 + 2^2 + 1^2 = 16 + 4 + 1 = 21.

4.3. Проекция:

ProjBCAB=4221(4,2,1)=2(4,2,1)=(8,4,2).\text{Proj}_{\vec{BC}} \vec{AB} = \frac{-42}{21} \cdot (-4, 2, 1) = -2 \cdot (-4, 2, 1) = (8, -4, -2).

5. Найдем координаты проекции точки AA:

Координаты проекции точки AA равны координатам BB плюс проекция AB\vec{AB} на BC\vec{BC}: Проекция A=B+ProjBCAB=(2,1,3)+(8,4,2).\text{Проекция } A = B + \text{Proj}_{\vec{BC}} \vec{AB} = (2, -1, 3) + (8, -4, -2). Проекция A=(2+8,14,32)=(10,5,1).\text{Проекция } A = (2 + 8, -1 - 4, 3 - 2) = (10, -5, 1).

Ответ:

Координаты проекции точки AA на прямую BCBC: (10,5,1).(10, -5, 1).


Есть ли вопросы или хотите разобрать решение детальнее?

5 связанных вопросов:

  1. Как найти расстояние от точки до прямой в пространстве?
  2. Что такое скалярное произведение векторов, и как оно используется в задачах проекции?
  3. Как найти координаты середины отрезка в пространстве?
  4. Каковы свойства векторов, лежащих на одной прямой?
  5. Чем отличаются проекции вектора на прямую и на плоскость?

Совет: Всегда проверяйте, что направляющий вектор прямой не равен нулю, иначе прямая не определена.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Vector Algebra
Projection of a Vector
Parametric Equations of a Line

Formulas

Projection formula: Proj_u(v) = (u·v / ||u||^2) * u
Parametric equation of a line: r(t) = r0 + t * v
Scalar product formula: u·v = u1*v1 + u2*v2 + u3*v3
Vector length squared: ||v||^2 = v1^2 + v2^2 + v3^2

Theorems

Projection Theorem
Properties of Scalar Products

Suitable Grade Level

Grades 10-12